کوی دانش - kooy

ارتقاء عملکرد کاتالیزور با قاب‌های نانویی و چندفلزی

ارتقاء عملکرد کاتالیزور با قاب‌های نانویی و چندفلزی
24 فروردین
16:30 1394
دانشمندان با ایجاد تکامل ساختاری در نانوکریستال‌های پلاتین-نیکل و جامد، دسته‌ای بسیار فعال و بادوام از کاتالیزور‌های الکتریکی تولید کردند. این ماده جدید می‌تواند فعالیت کاتالیزوری را در جداسازی اکسیژن ارتقاء دهد. جداسازی اکسیژن برای سلول‌های سوختی و دیگر کاربرد‌های بالقوه، واکنشی ضروری است.

تصویر فوق: واکنش کاهش اکسیژن کاتالیزگر در سطح قاب‌های نانو پلاتین-نیکل با ساختار پوسته پلاتینی و چند لایه.

 

گروهی از دانشمندان سطحی بسیار فعال و بادوام از کاتالیزو‌های الکتریکی را با ایجاد تکامل ساختاری در نانوکریستال‌های Pt-Ni و جامدِ دوفلزی به ساختار‌های قفس‌مانند و پرمنفذ یا قاب‌های نانویی تولید کردند. این ماده جدید به طور قابل توجهی می‌تواند فعالیت کاتالیزوری را در واکنش کاهش اکسیژن (تقسیم‌کردن ملکول اکسیژن به دو یون اکسیژن) ارتقاء دهد. این واکنش برای سلول‌های سوختی و دیگر عملکرد‌های الکتریکی-شیمیایی ضروری است. این رویکرد برای سنتز کردن مواد، پیشرفت قابل توجهی در جهت تحقق کاتالیزورهای الکتریکی با خواص کاتالیزوری برتر و هزینه‌های کمتر محسوب می‌شود. ساختار بازِ قاب‌های نانویی، برخی از معیار‌های اصلی طراحی برای کاتالیزورهای الکتریکی پیشرفته و در مقیاس نانو را مد نظر قرار می‌دهد. کاتالیزورهای الکتریکی پیشرفته و در مقیاس نانو به معنای داشتن نسبت سطح به حجم بالا، دسترسی سطحی سه بعدی به واکنش‌کننده و استفاده از فلز گرانبها و مطلوب است. دانشمندان نسبت به کاربرد آسان این رویکرد در دیگر کاتالیزور‌های چندفلزی و کاهش هزینه‌های بالقوه در تولید مواد کاتالیزوری خوش‌بین هستند. کنترل ساختار در سطح اتمی می‌تواند به شکلی دقیق و مؤثر، خواص کاتالیزوری مواد را تنظیم کند و فعالیت و دوام آنها افزایش می‌دهد. دانشمندان آزمایشگاه ملی آرگون، آزمایشگاه ملی لارنس برکلی و دانشگاه ویسکانسین با ایجاد تکامل ساختاری در نانوکریستال‌های دوفلزی و Pt-Ni به ساختار‌های قفس‌مانند و پرمنفذ یا قاب‌های نانویی به سنتز دسته‌ای بسیار فعال و بادوام از کاتالیزو‌های الکتریکی پرداختند. این ماده با ایجاد تکامل ساختاری در نانوکریستال‌های دوفلزی پلاتین-نیکل (Pt-Ni) به ساختار‌های قفس‌مانند با ساختار پوسته‌ای Pt که به صورت خودکار مونتاژ می‌شود روی سطوح داخلی و خارجی مورد سنتز قرار گرفت.

در دمای ملایم، مواد اولیه یعنی نانوذرات بلوری PtNi3 به قاب‌های نانو Pt3Ni با سطوحی دارای دسترسی ملکولی سه بعدی تغییر شکل دادند. لبه‌های سرشار از پلاتین در نانوذرات PtNi3 اولیه در قاب‌های نانو Pt3Ni نهایی باقی می‌مانند. هم سطح داخلی و هم خارجی در این ساختار قاب‌شکل و باز، ترکیبی از ساختار پوسته‌ای سرشار از پلاتین است که ارتقاء در فعالیت واکنش کاهش اکسیژن را نشان می‌دهد. زمان قرار گرفتن در معرض شرایط واکنشی، کاتالیزو‌های قاب‌های نانو Pt3Ni توانسته‌اند در مقایسه با کاتالیزو‌های Pt  و بسیار پیشرفته‌ی دارای کربن (Pt/C)،  فعالیت جرمی (mass) را بیش از ۳۶ برابر و فعالیت خاص را تا ۲۲ برابر در دو فعالیت کاتالیزوری ارتقاء دهند. این امر، پیشرفت قابل توجهی در جهت ایجاد کاتالیزور‌های الکتریکی مؤثرتر به منظور واکنش‌های جداسازی‌ آب و سلول‌های سوختی محسوب می‌شود. این ساختار‌های کاتالیزور‌های الکتریکی در واکنش تکامل هیدروژن (HER) مورد استفاده قرار گرفته‌اند. واکنش تکامل هیدروژن در الکترولیزگر‌های آب قلیایی که هیدروژن را با جداسازی آب تولید می‌کند، یک واکنش کاتدیِ ضروری محسوب می‌شود. فعالیت HER برای سطح قاب‌های نانو با پوسته پلاتینی و Pt3Ni کریستالی با تقریباً یک قدر نسبت Pt/C ارتقاء یافته است. استفاده از تکامل ساختاری و خود‌به‌خودی در نانوذرات‌ دوفلزی از چندوجهی جامد به قاب‌های نانو توخالی با ساختار، ترکیب سطح و اندازه کنترل‌شده باید به آسانی در دیگر کاتالیزور‌های چندفلزی قابل اجرا باشد

درباره نویسنده

زهرا رضی یی

زهرا رضی یی

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

دانشمندان روشی را توسعه داده اند که توسط آن موادی که عموماً در صنایع هوایی و ماهواره ها استفاده می شوند می توانند به خودترمیمیِ شکستها و خش های خود در دمای زیر انجماد بپردازند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

چگونه می توان انرژی خورشیدی را برای استفاده در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد ذخیره کرد؟ یک راه حل تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن توسط الکترولیز آب است. این ایده به این صورت است که از الکتریسیته ای که توسط انرژی خورشیدی (پنلهای خورشیدی) بدست می آید برای تجزیه ملوکولهای آب به اکسیژن و هیدروژن استفاده شود. سپس هیدروژن خالص را می توان بعنوان منبع انرژی الکتریسیته ویا یک منبع سوختی استفاده کرد. اما دقیقاً همینجاست که موضوع پیچیده می شود. حتی با وجود فناوری های مختلفِ تولید هیدروژن و نتایج نوید بخش آزمایشگاهی، هنوز این روش بسیار ناپایدار و گران است و صرفاً برای استفاده های بزرگ تجاری دارای صرفه است. حال، رویکرد جدیدی توسط محققانِ سوئیسی عرضه شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
تولید سوخت از دی اکسید کربن

تولید سوخت از دی اکسید کربن

در مطالعه ای جدید که توسط دپارتمان انرژی آرگونه از لابراتوار ملی آمریکا و دانشگاه ایلینویز در شیکاگو انجام شد، محققان موفق به یافتن راهی شدند تا با کمک نور آفتاب، دی اکسید کربن را به یک منبع قابل استفاده انرژی تبدیل کنند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

اگر از زمره عاشقان قهوه هستید و در عین حال قارچ هم از چاشنی های همیشگی غذاهای شماست احتمالاً از همین الان تصمیم قطعی برای خرید این دستگاه را خواهید گرفت. این دستگاه جالب توسط آدریان پرز طراح بارسایی طراحی و تولید شده است. دستگاه های قهوه جوش صرفاً دو دهم درصد از قهوه را تبدیل به نوشیدنی می کنند و مابقی بصورت تفاله دور ریخته می شود. گرچه استفاده از تفاله قهوه بعنوان بستری برای پرورش قارچ موضوع جدیدی نیست ولی در پشت دستگاهی که در ادامه بررسی می کنیم تفکر خلاقانه ای وجود دارد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پهپادها بزودی قادر خواهند بود همانند یک پرنده ویا یک حشره بالدار تصاویر محیط را دریافت کرده، پردازش نمایند و بدون نیاز به دخالت نیروی انسانی، رادار وحتی هدایت GPS ماهواره ای راه خود را بیابند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
چگونه سنگ ها می توانند زلزله را پیش بینی کنند؟

چگونه سنگ ها می توانند زلزله را پیش بینی کنند؟

درست قبل از زلزله سال 373 قبل از میلاد در شهر هیلایک در یونان یک مورخ رومی رفتار عجیبی از حیوانات را ثبت کرد. او در نوشته های خود گفته انبوهی از موش ها، پرندگان، مارها و حشرات هفته ها و روز های مانده به زلزله در حال فرار بودند.

مطالعه متن کامل
 آیا حاضرید Galaxy S6 دارای صفحه نمایش دو طرف منحنی بخرید؟

آیا حاضرید Galaxy S6 دارای صفحه نمایش دو طرف منحنی بخرید؟

اینطور که به نظر می آید و از اظهارنظر اخیر طراح ارشد شرکت سامسونگ نیز مشخص است، این شرکت قصد بهره گیری از صفحه نمایش های منحنی خودش را در همه محصولاتش دارد تا به این ترتیب، حسابی خودش را از سایر رقبا متمایز کند. افزون بر این برای جبران کاهش سود چشمگیر امسال خود (که ناشی از رقابت نفسگیری بود) هم چاره ای می اندیشد.

مطالعه متن کامل
5 حقیقت عجیب در مورد تخم پرندگان

5 حقیقت عجیب در مورد تخم پرندگان

تصویر فوق: مجموعه ای از پوسته های تخم پرندگان که در دپارتمان مجموعه پرنده شناسی موزه تاریخ طبیعی آمریکا نگهداری می شود

مطالعه متن کامل
تحت کنترل درآوردن آنچه که کنترل شدنی نیست!

تحت کنترل درآوردن آنچه که کنترل شدنی نیست!

در مهندسی، «ناپایداری» عموماً وضعیت نامطلوبی به شمار می آید. اگر در حالِ ساخت یک آسمان خراش باشیم، ناپایداریهای جزئی قادر هستند کل ساختمان را در کسری از ثانیه به حالت ریزش برسانند. حال اگر آنچه که می خواهیم انجام دهیم دقیقاً عبارت باشد از ایجاد یک تغییرِ تند و سریع در شکل یک سازه مکانیکی (مثل رباتها)، چه باید کرد؟

مطالعه متن کامل
هنر شگفت انگیز برش کاغذ و خلق جلوه های زیبا

هنر شگفت انگیز برش کاغذ و خلق جلوه های زیبا

همواره هنرمندانی از گوشه گوشه جهان با ارائه آثار شگفت آوری از جنس کاغذ موجبات ستایش همگان را فراهم می آورند. در همین رابطه به تازگی خبری از «بووی لی» هنرمند هنگ کنگی منتشر شد که با انجام برش های ظریفی روی کاغذ، هنر خود را عرضه می دارد و حال پارث کوتیکار هنرمندی از هند تحسین همه را برانگیخته است.

مطالعه متن کامل